H2Sの除去

助けて！！！！！！！大神たち、うん

まず、いくつかの問題を明らかにしましょう：1、煙ガス中のH2S？他に酸性媒体はありますか？H2Sはどれくらいあるのか？ 2、排気流量はどれくらいですか？ 3、間欠か連続運転か？

この投稿は最後にyjqin1によって2015-9-10 10:50に編集されました。煙？煙ガスとは、文字通り燃焼後の排気ガスで、酸化状態にあり、CO2やSO2、NOといったガスを含んでいるのでしょうか？ 水素と酸化ナトリウムを使ってH2Sを吸収する場合、「煙ガス」中にCO2が含まれていなければ、pHを10以上に保てばよい。 これは、弱酸であるH2Sの解離定数がpKa1=7.2、pKa2=13.0であるためであり、つまり水酸化ナトリウム吸収液のpHが7.2のとき、吸収液中のH2Sの半分はヒドロスルフィートイオンHS-の形で、もう半分は遊離状態の硫化水素H2Sの形で存在し、ヒドロスルフェイトイオンS2-の形で存在する硫化水素はほとんどない。 吸収液のpHが9.2の場合、吸収液中のH2Sの98％はヒドロスルフィートイオンHS-の形で存在し、1％が遊離状態の硫化水素H2Sの形で存在し、ヒドロスルフェイトイオンS2-の形で存在する硫化水素は0.01％です。 吸収液のpHが10.2の場合、吸収液中のH2Sの99.8％はヒドロスルフィートイオンHS-の形で存在し、0.1％が遊離状態の硫化水素H2Sの形で存在し、ヒドロスルフィドイオンS2-の形で存在する硫化水素は0.1％です。 吸収液のpHが11.2の場合、吸収液中のH2Sの98.9％はヒドロスルフィートイオンHS-の形で存在し、0.01％が遊離状態の硫化水素H2Sの形で存在し、ヒドロスルフェイトイオンS2-の形で存在する硫化水素は1％である。 吸収液のpHが12.2の場合、吸収液中のH2Sの90％はヒドロスルフィートイオンHS-の形で存在し、0.001％が遊離状態の硫化水素H2Sの形で存在し、一方、スルフィートイオンS2-の形で存在する硫化水素は10％である。 しかし、一般的な気相中の硫化水素濃度は比較的低いため、水酸化ナトリウム吸収液は循環操作が行われ、硫化水素の除去率を確保するために水酸化ナトリウムの初期濃度を高くし、最終濃度もpH値を11、場合によっては12以上に保つ必要がある。計算してみれば、それほどお金がかからないことがわかります。また、副産物として得られる水酸化ナトリウム水溶液では、水酸化ナトリウムが強く加水分解されるため、そのpH値は一般的に13よりも高くなります。 一般的な吸収装置は循環運転モードのみで使用でき、電気代と薬剤代がかなり高くなります。もし単なる環境保護の観点からであれば、膜吸収器の使用を検討してみてはいかがでしょうか。 膜吸収処理の過程において、吸収液と煙ガスは膜で仕切られており、流れが互いに干渉しないため、重力の影響を考慮する必要はない。アルカリ性の吸収液はほぼ静止した状態に保つことができ、**電力の節約にもつながる；一方で、煙ガスと吸収剤が厳格な逆流操作となるため、プロセスの駆動力が最大限になり、硫化水素の除去効率も最も高くなる。その結果、副産物として水素硫酸水素ナトリウムNaHSのみを得るだけで、薬剤を約半分節約することができる。 膜吸収に興味がある場合は、サイト内でご連絡ください。当社では膜吸収器（膜接触器）を大量生産しております。

1：また、SO2は50ppm、H2Sは100ppmで、煙ガスの成分は10％がH2O、15％がCO2、4.2％がO2で、残りは窒素です。 2：煙ガス流量50万N3m/h 3：連続運転、

煙ガス中のCO2含有量が多いので、pHも7より大きいはずですよね？ご指摘の通り、脱硫液は絶えず循環しています。私の考えでは、まずNaOHがCO2と反応してNa2CO3やNaHCO3を生成し、その2つの物質がさらにH2Sと反応するのだと思います。

CO2の酸性はH2Sよりも強く、CO2の第一解離定数pKa1は6.2であり、H2Sの第一解離定数pKa1は7.0である（7.2ではなく7.0のはずだ）。 したがって、通常の装置を用いて大量のCO2を含む煙ガスからH2Sを除去すると、かなり多量の水酸化ナトリウムが無駄になってしまう。 H2Sを専門的に除去する場合、必要な装置は、百万の軍勢の中から敵の将軍の首を容易に取り出すような能力を持っていなければならない。 このときに必要な知識：CO2と水酸化ナトリウムの反応は反応速度論的な抵抗によって制御されるが、H2Sと水酸化ナトリウムの反応はそうではなく、両者の反応定数には460倍もの差がある。 どんな機器か、ゆっくり話しましょう。 達成基準の排ガス中のSO2とH2Sの濃度要件はどのくらいですか？

吸収液のpHが7～9である場合、反応速度の観点からはNaHSが生成される可能性があります。しかし、吸収液中のNaHSがCO2を含む原料ガスと接触すると、H2Sの酸性がCO2よりも弱いため、NaHS + CO2 + H2O → H2S + NaHCO3という反応が起こります。 また、吸収液のpHを高くしすぎると、CO2とH2Sの両方が吸収されてしまい、経済的に不合理である。 ですから、この吸収器の設計は比較的短く、時間が経つと、特許に書かれていたのはそうだったか覚えていません。

まずは簡単なケースから考えてみましょう。 もし煙ガスに二酸化硫黄が含まれず、硫化水素が少量しかなく二酸化炭素の濃度が非常に高い場合。 最近、私たちはこのような特許出願を行いました。それは、微小多孔質の撥水性中空繊維膜を用いて特殊な膜コンポーネントを製造するものです。このような膜コンポーネントは、2組の膜糸を同時に備えている（銅管とステンレス管を備えた熱交換器のように）。 一般的な管殻式熱交換器には、管側に2つの出口と、ケーシング側に2つの出口がある；このような熱交換器には、2つのケーシング側出口と4つのチューブ側出口があり、すなわち銅管の2つの出口とステンレス管の2つの出口です。これは熱交換器の両端の様子ですが、熱交換器の断面を見ると、銅管とステンレス管が整然と交互に並んでいます。 このような熱交換器の使用過程において、例えば高温の流体が銅管の流路を流れ、低温の流体がステンレス鋼管の流路を流れる。工場でこのような熱交換器が使用されている。 2組の膜糸を含む中空繊維膜コンポーネントに戻る。ケーシング側にはまず炭酸ナトリウム溶液が満たされ、原料ガスが一組の膜繊維のフロー側を通過し、もう一方の膜繊維のフロー側では水酸化ナトリウムを含む吸収液が流れる。 このような操作条件の下で、硫化水素は原料ガスから微細な多孔質の撥水膜の膜壁へと拡散し、さらに膜繊維の外壁でケーシング側にある炭酸ナトリウムと反応して水素硫酸水素ナトリウムが生成される。Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 この水素硫酸水素ナトリウムは隣接する別の膜繊維の外壁まで拡散し、上記反応の逆反応が起こる：NaHS + NaHCO3 = Na2CO3 + H2S その後、硫化水素は別の膜繊維の多孔質壁を通ってこの膜繊維のフロー側に入り、水酸化ナトリウムと不可逆反応を起こす：H2S + NaOH = Na2S これらの反応や拡散には界面反応による抵抗はなく、拡散抵抗のみが存在する。言うまでもなく、主な障害は水素硫酸水酸化ナトリウムの共通のシェル側流路における液相拡散です。 このような操作条件の下で、二酸化炭素は原料ガスから微細な多孔質の撥水膜の膜壁へと拡散し、さらに膜繊維の外壁でケーシング側にある炭酸ナトリウムと反応して重炭酸ナトリウムが生成される。Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 重炭酸ナトリウムは隣接する別の膜繊維の外壁まで拡散し、上記反応の逆反応が起こる：2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + H2O その後、二酸化炭素は別の膜繊維の多孔質壁を通ってこの膜繊維のチャネル側へと拡散し、水酸化ナトリウムと不可逆反応を起こす：CO2 + 2NaOH = H2O + Na2CO3 しかし、これらの反応や拡散にはそれぞれ抵抗が存在する。ところで、共通のシェル側流路における炭酸水素ナトリウムの液相拡散抵抗に加えて、二酸化炭素と炭酸ナトリウムの界面反応による抵抗、炭酸水素ナトリウムが炭酸ナトリウムと二酸化炭素に分解する際の界面反応による抵抗、そしてさらに二酸化炭素と水酸化ナトリウムの反応による界面抵抗も存在する。 このような操作により、膜装置のケーシング側にある吸収液は動かす必要がなく、別の膜繊維を用いたチャンネル側の水酸化ナトリウム吸収液をゆっくりと逆方向に流すだけで、高濃度の二酸化炭素を含む煙ガスから硫化水素を選択的に除去することができる。 これこそが、百万の軍勢の中から将軍の首を容易く手に入れられるような能力を持つ装置を使うべきだと私が言っていることです。

しかし、この煙の主な問題は、中にSO2が含まれており、その量もかなり多いということです。 SO2はまず確実に炭酸ナトリウムと反応し、さらに炭酸水素ナトリウムや水素硫酸水素ナトリウムとも反応して亜硫酸ナトリウムを生成し、その後ゆっくりと酸化されて硫酸ナトリウムになる。 硫化水素がまだ除去されていない間に、二酸化硫黄はほぼ完全に除去されているはずです。

考え方を変えて、酸化剤を含む吸収液を使うべきではないでしょうか？ 二酸化炭素には酸化性がなく、二酸化硫黄の還元性も現れるべきではない。 それとも、固体吸着剤に変えるのはどうでしょう？もしかして、経済性が悪いのか？